JP2007266330A - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の突起電極がずれていた場合にも、プリント基板にこの電子部品を精度よく装着することができる電子部品装着装置及び電子部品装着方法を提供する。
【解決手段】電子部品の外形に対する電極位置をＲＡＭに格納し、フラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に、ＣＰＵは認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて認識処理装置により認識された電子部品の外形認識結果とＲＡＭに記憶した電子部品の外形に対する電極位置とに基づいて電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように吸着ノズルを移動させ、プリント基板上にＢＧＡを精度良く装着する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品装着装置及び電子部品装着方法に関する。詳述すれば、吸着ノズルに吸着保持され電子部品の下面に形成された電極にフラックスを塗布した後に、プリント基板上のランドに装着する電子部品装着装置及び電子部品装着方法に関する。

下面に複数のバンプ（電極）が形成された電子部品であるパッケージ部品をプリント基板に形成されたランド上に装着する構造の半導体装置は、例えば特許文献１などに開示されている。
特開２００５−７２１９０号公報

ここで、パッケージ部品の下面に対して電極であるバンプがずれていた場合、例えば、パッケージ部品の外形の中心とバンプの中心とが仕様上は一致しているパッケージ部品において、製造時の何らかの原因により、パッケージ部品の外形の中心に対してバンプの中心がずれていた場合、バンプへのフラックスの塗布後、前記パッケージ部品の外形を認識し、外形認識結果に基づいてパッケージ部品をプリント基板に装着したとしても、パッケージ部品のバンプとプリント基板上のランドとの間に位置ずれが生じてしまう。

そこで本発明は、パッケージ部品をプリント基板上に装着するとき、フラックスが塗布されたバンプとプリント基板のランドとの位置ずれを極力小さくし、精度良くパッケージ部品を装着する電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、吸着ノズルに吸着保持された下面に電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置であって、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラと、この認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の処理結果に基づいて前記電子部品の外形に対する電極位置を算出する算出装置と、算出された前記電子部品の外形に対する電極位置を記憶する記憶装置と、前記電子部品の電極にフラックスを塗布するフラックス転写装置と、このフラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と前記記憶装置に記憶した前記電子部品の外形に対する電極位置とに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ、前記プリント基板上に前記電子部品を装着するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

また第２の発明は、吸着ノズルに吸着保持された下面に複数の電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置であって、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラと、この認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の処理結果に基づいて前記電子部品の外形の中心位置と前記電極の中心位置とのずれを算出する算出装置と、算出された前記ずれを記憶する記憶装置と、前記電子部品の電極にフラックスを塗布するフラックス転写装置と、このフラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と、前記ずれとに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ前記ランド上に前記電子部品の電極を装着するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、吸着ノズルに吸着保持され下面に電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法であって、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理装置により認識処理し、認識処理結果に基づいて前記電子部品の外形認識結果と電極認識結果との差分を算出装置により算出し、フラックス転写装置により前記電子部品の電極にフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と前記差分とに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ前記プリント基板上に前記電子部品を装着するように制御装置が制御することを特徴とする。

第４の発明は、吸着ノズルに吸着保持された下面に複数の電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法であって、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理装置により認識処理し、認識処理結果に基づいて前記電子部品の外形の中心位置と前記電極の中心位置とのずれを算出し、前記電子部品の電極にフラックスを塗布するフラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と前記ずれとに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ、前記ランド上に前記電子部品の電極を装着するように制御装置が制御することを特徴とする。

本発明は、パッケージ部品をプリント基板上に装着するとき、フラックスが塗布されたバンプ（電極）とプリント基板のランドとの位置ずれを極力小さくし、精度良くパッケージ部品を装着する電子部品装着装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子部品装着装置について図面を参照しながら説明する。図１は電子部品装着装置の平面図であり、図２及び図３は前記電子部品装着装置に搭載されるフラックス転写装置の側面図及び平面図である。

図１において、電子部品装着装置１の基台２上にＡビーム３及びＢビーム４のＹ方向への移動を案内する一対のレール５が配置されている。前記Ａビーム３及びＢビーム４はＸ方向に長く、この長手方向に沿って装着ヘッド７、８がＸ軸モータ１３、１５によりそれぞれ移動可能に配設されている。従って、前記装着ヘッド７、８は、ＸＹ方向に移動可能になされている。

また、Ａ側のＹ軸モータ１０により回動されるボールネジ軸１１がＡビーム３に固定された図示しないナットに螺合しており、このＡビーム３はボールネジ軸１１の回動によりレール５に沿って移動可能である。Ｂビーム４は同様な構造のボールネジ軸１２がＢ側のＹ軸モータ１４により回動されることで、レール５に沿って移動する。

更に、前記基台２の図１における上下位置には、それぞれ部品供給台６が形成され、この部品供給台６上には種々の電子部品を供給する部品供給装置１６が着脱可能に搭載されている。尚、部品供給装置１６には、いわゆるテープ供給方式の部品供給装置や、スティック供給方式の部品供給装置や、トレイ供給方式の部品供給装置等がある。

また、３０は前記部品供給台６上に着脱可能に搭載されるフラックス転写装置で、詳しくは後述するが、ある部品供給装置１６から供給された電子部品、例えばＢＧＡ２７（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）の突起電極（半田バンプ）２８にフラックスＦを転写するものである。

そして、前記装着ヘッド７、８は、各部品供給装置１６から真空吸着により取り出した電子部品をプリント基板１８の所望の位置に搬送して実装するものである。また、前記プリント基板１８は、基台２上に設置された搬送コンベア２０により搬送され、所定の作業ステージ位置で図示しない固定機構により位置決め固定される。

更に、前記部品供給装置１６から装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４により取り出された電子部品は、部品認識カメラ２１によりその吸着ノズル２４に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況、更には後述する突起電極（バンプ）の状況等が撮像され、認識処理装置１９により認識処理される。

以下、前記フラックス転写装置３０について説明する。図４及び図５において、フラックス転写装置３０の基台３１上には、大きく分けてフラックス供給部３２と、フラックス貯溜部３３とが搭載されている。

前記フラックス供給部３２は、前記基台３１に支持台３４を介して固定されたシリンジ３５内にフラックスＦを貯蔵し、ネジ３６を所定回転させると所定量のフラックスＦがホース３７及びこれに接続された先端に下方に向けた吐出口を備えた供給パイプ３８を通じて、前記フラックス貯溜部３３に供給される。

前記フラックス貯溜部３３は、基台３１に回転可能に設けられ、前記フラックス供給部３２から供給されたフラックスＦを貯溜してフラックスＦが外側に排出（流出）されないようにするための外縁４１を備えた円盤状の回転ディスク４０を有し、この回転ディスク４０の基軸体４６は駆動モータ４２の出力軸の回動がプーリ４３、ベルト４４、プーリ４５を介して伝えられ、ベアリング４７を介して一定方向に回転させられる。前記外縁４１は回転ディスク４０の平面部よりも高く形成され、フラックスＦが回転ディスク４０の回転に伴って後述のスキージ５０にならされる際に外側に排出（流出）されないようにするために形成される。

また、５０は表面をテフロン（登録商標）コーティングした合成樹脂製のスキージで、前記回転ディスク４０上に塗布されたフラックスＦをならして所定塗布厚に調整するためのもので、対向する垂直片と、該一対の垂直片を連結する対向する一対の水平片とから構成され、一方の垂直片に固定された支持体５１に固定されたスライダ５２が案内レール５３に沿って昇降可能である。

即ち、フラックスをならして所定塗布厚に調整するために、作業者がマイクロゲージ５５を目盛を見ながら回動させるとネジ軸５６が回動し、前記スライダ５２と一体化されたナット体５７がスライダ５２と共に昇降することとなり、前記スキージ５０が昇降することとなる。

なお、前記回転ディスク４０上の前記フラックスＦを前記スキージ５０がならせるように、概ねスキージ５０の回転ディスク４０の上方に位置する部位は厚く、回転ディスク４０の外方に位置する部位は段差が形成されて薄く作製されている。

次に、図６の制御ブロック図に基づいて、以下説明する。６０は本装着装置１を統括制御する制御装置としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）で、該ＣＰＵ６０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）６２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）６３が接続されている。そして、ＣＰＵ６０は前記ＲＡＭ６２に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ６３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ６０は、インターフェース６４及び駆動回路６５を介して装着ヘッド７、８をＸ方向に移動させるＸ軸モータ１３、１５、前記Ａビーム３、Ｂビーム４をＹ方向に移動させるＹ軸モータ１０、１４、吸着ノズル２４を昇降させる上下軸モータ６６、吸着ノズル２４を回転させるθ軸モータ６７、回転ディスク４０を回転させる駆動モータ４２などの駆動を制御している。

前記ＲＡＭ６２には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ座標、Ｙ座標及び角度情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が記憶されている。また、前記ＲＡＭ６２には、前記各部品供給装置１６の配置番号に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）に関する部品配置データが記憶されている。更には、各電子部品（部品ＩＤ）毎に種別、Ｘ方向のサイズ、Ｙ方向のサイズ、厚さ方向のサイズ等から構成される部品ライブラリデータも格納されている。

１９はインターフェース６４を介して前記ＣＰＵ６０に接続される認識処理装置で、部品認識カメラ２１により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なう。尚、前記部品認識カメラ２１により撮像された画像は表示装置としてのモニタ６８に表示される。そして、前記モニタ６８には種々のタッチパネルスイッチ６９が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ６９を操作することにより、電子部品装着に係る種々の設定を行うことができる。

次に、電子部品装着装置１の動作について、図５のフローチャートに基づき説明する。先ず、電子部品装着装置１の作業テーブル位置に前記プリント基板１８が搬送コンベア２０により搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、前記装着ヘッド７、８が所望の部品供給装置１６の電子部品取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ６６を制御することにより吸着ノズル２４を下降させて吸着位置まで供給されたＢＧＡ２７を吸着して取り出して上昇する。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御して、装着ヘッド７、８装着ヘッド７、８を部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動させ、そこで図示しない光源からの光（反射照明）によりＢＧＡ２７が横方向から照射され、部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持されたフラックス転写前のＢＧＡ２７を撮像し、この撮像された画像（図６参照）に基づいて認識処理装置１９が各突起電極（バンプ）２８を認識処理して、各突起電極２８の中心位置をＣＰＵ６０が算出し、算出した各中心位置から突起電極２８全体の中心位置、即ち、各突起電極２８を纏まった突起電極群としたときの突起電極群の中心位置（以下、突起電極中心位置という。）２８Ａを算出し、ＲＡＭ６２に格納させる。

また、透過照明を用いて撮像された画像に基づいて認識処理装置１９がＢＧＡ２７の外形を認識処理して、各辺の傾き及び長さからＢＧＡ２７の外形の中心位置（以下、外形中心位置という。）２７ＡをＣＰＵ６０が算出し、算出した外形中心位置を、ＲＡＭ６２に格納させる。

更に、ＣＰＵ６０は、ＲＡＭ６２に格納された外形中心位置２７Ａに対する突起電極中心位置２８Ａのずれ、即ち、差分を算出してＲＡＭ６２に格納する。即ち、図示しない位置を原点とするＸＹ座標における外形中心位置２７Ａの座標が（Ｘ１，Ｙ１）であり、突起電極中心位置２８Ａの座標が（Ｘ２，Ｙ２）であるとき、ずれ（差分）は（Ｘ２−Ｘ１，Ｔ２−Ｙ１）であり、このずれ（以下、差分という）をＲＡＭ６２に格納する。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御して、装着ヘッド７、８をフラックス転写位置ＴＮまでＸＹ移動させ、そこで吸着ノズル２４を下降させてＢＧＡ２７の突起電極２８にフラックスを転写させる。

続いて、この後、装着ヘッド７、８が部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持されたＢＧＡ２７を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置１９が認識処理して、その装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４に対するＢＧＡ２７の吸着位置ずれ状況及び部品落下状況を認識する。

即ち、ＢＧＡ２７の外形を認識処理装置１９が認識処理して、ＣＰＵ６０がＢＧＡ２７の外形中心位置（図７における２７Ａの位置）を算出し、更に、ＢＧＡ２７の吸着ノズル２４に対する位置ずれ量を計算する。更に、ＣＰＵ６０は、外形認識結果と、ＲＡＭ６２の格納していた差分とに基づいてＢＧＡ２７における突起電極中心位置（バンプ中心位置）を算出する。

そして、ＣＰＵ６０は、吸着ノズル２４に対する突起電極中心位置（バンプ中心位置）を算出し、突起電極中心位置がプリント基板１８上に形成された当該ＢＧＡ２７の突起電極に対応するランド群の中心位置に合うように制御し、プリント基板１８上に当該ＢＧＡ２７を装着する。

即ち、ＣＰＵ６０は、フラックス転写後のＢＧＡ２７の認識処理装置１９による外形認識処理結果と、予め求めた差分とに基づいて、突起電極中心位置を求め、吸着ノズルに保持されたＢＧＡ２７の吸着ノズルに対する位置ずれを補正する。詳述すると、ＣＰＵ６０はＢＧＡ２７の外形中心位置に対する突起電極中心位置の差分を補正すると共に、位置ずれが無くなるようにＸ軸駆動モータ１３、１５、Ｙ軸モータ１０、１４及びθ軸モータ６７をＸＹ方向及び角度を補正して制御し、更に上下軸モータ６６を制御して、プリント基板１８上に当該ＢＧＡ２７を装着する。

このように、フラックス転写の前に、認識処理装置１９による外形認識と突起電極の認識を行い、外形中心位置２７Ａに対する突起電極中心位置２８Ａのずれ、即ち、差分を算出してＲＡＭ６２に格納し、フラックス転写後は、ＢＧＡ２７の認識処理装置１９による外形認識処理結果と、予め求めた差分とに基づいて、吸着ノズルに保持されたＢＧＡ２７における突起電極２８の位置ずれ（差分）を補正して装着するので、ＢＧＡ２７の外形に対して突起電極の位置がずれ、外形の中心位置に対して突起電極の中心位置がずれていた場合にも、フラックスが塗布された突起電極とプリント基板のランドとの位置ずれを極力小さくし、ＢＧＡ２７を精度良く装着することができる。

なお、上述した実施形態においては、外形中心位置２７Ａに対する突起電極中心位置２８のずれを差分としたが、中心位置ではなく、例えば、予め決められたコーナーの位置（図６の２７Ｂの位置）に対するコーナーの突起電極の位置（図６の２８Ｂの位置）、即ち、差分を求め、この差分に基づいて、吸着ノズルに保持されたＢＧＡ２７の外形に対する突起電極２８の位置ずれを補正し、プリント基板に装着してもよい。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

本発明フラックス転写装置が適用される電子部品装着装置の平面面図である。 スキージが上昇した状態のフラックス転写装置の側面図である。 スキージが上昇した状態のフラックス転写装置の平面図である。 制御ブロック図である。 フローチャート図である。 フラックス転写前のＢＧＡの撮像画像を示す図である。 フラックス転写後のＢＧＡの撮像画像を示す図である。

符号の説明

１ 電子部品装着装置
１８ プリント基板
１９ 認識処理装置
２１ 部品認識カメラ
２４ 吸着ノズル
２７ ＢＧＡ
２７Ａ 外形中心位置
２８ 突起電極（バンプ）
２８Ａ 突起電極中心位置
３０ フラックス転写装置
６０ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ

Claims (4)

1. 吸着ノズルに吸着保持された下面に電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置であって、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラと、この認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の処理結果に基づいて前記電子部品の外形に対する電極位置を算出する算出装置と、算出された前記電子部品の外形に対する電極位置を記憶する記憶装置と、前記電子部品の電極にフラックスを塗布するフラックス転写装置と、このフラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と前記記憶装置に記憶した前記電子部品の外形に対する電極位置とに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ、前記プリント基板上に前記電子部品を装着するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. 吸着ノズルに吸着保持された下面に複数の電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置であって、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラと、この認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の処理結果に基づいて前記電子部品の外形の中心位置と前記電極の中心位置とのずれを算出する算出装置と、算出された前記ずれを記憶する記憶装置と、前記電子部品の電極にフラックスを塗布するフラックス転写装置と、このフラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と、前記ずれとに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ前記ランド上に前記電子部品の電極を装着するように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
3. 吸着ノズルに吸着保持され下面に電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法であって、
   吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理装置により認識処理し、
   認識処理結果に基づいて前記電子部品の外形認識結果と電極認識結果との差分を算出装置により算出し、
   フラックス転写装置により前記電子部品の電極にフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と前記差分とに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、
   求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ前記プリント基板上に前記電子部品を装着するように制御装置が制御することを特徴とする電子部品装着方法。
4. 吸着ノズルに吸着保持された下面に複数の電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法であって、
   吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記電子部品の電極及び外形を認識処理装置により認識処理し、
   認識処理結果に基づいて前記電子部品の外形の中心位置と前記電極の中心位置とのずれを算出し、
   前記電子部品の電極にフラックスを塗布するフラックス転写装置によりフラックスが塗布された後に前記認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて前記認識処理装置により認識された前記電子部品の外形認識結果と前記ずれとに基づいて前記電子部品の電極の位置を求め、
   求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に前記電極が位置するように前記吸着ノズルを補正移動させ、前記ランド上に前記電子部品の電極を装着するように制御装置が制御することを特徴とする電子部品装着方法。
   
   

Images